Системы подачи и распределения воздуха в аэротенках. Аэраторы

С целью эффективного использования воздуха в процессе аэрации его подают в аэротенки не в виде компактной струи, а в виде мелких пузырьков. Для распыления воздуха предназначены специальные устройства – аэраторы, или диффузоры. Число аэраторов в регенераторе и на первой половине длины аэротенка-вытеснителя назначается вдвое больше, чем на остальной длине аэротенка, поскольку концентрация органических загрязнений в этих зонах выше. В смесителях аэраторы располагаются равномерно по площади сооружения.

В зависимости от способа подачи и распределения воздуха в толще очищаемой воды различают пневматическую и механическую аэрацию.

Пневматические аэраторы

 

Пневматические аэраторы в зависимости от размера создаваемых пузырьков воздуха подразделяются на мелко-, средне- и крупнопузырчатые. Размеры пузырьков составляют соответственно 1÷4 мм, 4÷10мм, более 10мм.

 

Из мелкопузырчатых аэраторов до определенного времени широко использовались фильтросные пластины; на некоторых существующих очистных станциях они сохранились до сих пор. Это пористые керамические плитки размером 300х300х35мм. Плитки укладывались на дне аэротенка поверх бетонного лотка, по которому в сооружение подавался воздух. Пластины могли быть уложены в один или в несколько рядов. Стояки для подачи воздуха в лоток устанавливались на расстоянии 20-30м друг от друга.

Керамические аэраторы выпускались не только в виде пластин, но в виде куполов и труб. Куполообразные аэраторы крепились к патрубкам воздуховодов, проложенных по дну аэротенка. Трубы соединялись в секции при помощи болтов. Куполообразные и трубчатые аэраторы представлены на рис.9.

 

Куполообразные и трубчатые аэраторы

 

 

Рис.9

 

Коэффициент использования воздуха в таких аэраторах весьма высок благодаря высокой степени его диспергирования. В то же время аэраторы характеризовались высоким сопротивлением выходу воздуха, хрупкостью и повышенной засоряемостью. Срок службы керамических аэраторов обычно не превышал 7-10лет. Кроме этого, в неплоских аэраторах их диспергирующая поверхность использовалась неравномерно: воздух выходил, в основном, через верх купола или трубы, боковые стенки не работали.

Вероятно, поэтому на новых очистных станциях и при реконструкции старых для распыления воздуха вместо керамики стали применяться пористые пластмассы. Пористые пластмассовые диффузоры выполняются в виде труб или дисков. Для изготовления трубчатых диффузоров в пластмассовых трубах выполняются прорези, поверхность которых покрывается путем напыления пористым слоем полимерного материала. Дисковые аэраторы представляют собой диски диаметром 200-300мм; их диспергирующая поверхность выполняется из пористо-волокнистого полимера или других пористых материалов: перфорированной резины, нержавеющей стали с лазерной просечкой. К настоящему времени на подавляющем большинстве очистных станций керамические распылители воздуха вытеснены аэраторами из пористых пластмасс.

 

 

Дисковый аэратор из пористо-волокнистого полимера

1 – воздуховод, 2 –аэратор

Рис.10

 

В литературе описываются попытки использования для диспергирования воздуха тканевых материалов. Аэратор представляет собой капроновый чулок, натянутый поверх перфорированной трубы. В качестве основного достоинства аэратора называется возможность его регенерации и повторного использования. Тем не менее тканевые диспергаторы широкого распространения не получили, вероятно, из-за их низкой прочности.

Основным расчетным параметром любого пористого аэратора является удельный расход воздуха на единицу рабочей поверхности J_a,d (м³/м²*час). Параметры некоторых аэраторов приведены в таблице 2.

 

 

Параметры аэраторов

Таблица 2

Название аэратора	Параметры
Основные размеры	Стандартная эффективность переноса кислорода	Рабочий расход воздуха на аэратор	Потери давления кПа
Фильтросная пластина	300ммх300мм	22-24%	4,8 -7,2 м3/час*шт	5-10
Дисковый аэратор АР-300М серии»Аква-Пласт»	d=300 мм	22-27%	3-7 м3/час*шт	1,5-3,0
Трубчатый аэратор «Экополимер» серии АКВА-ПРО-М	L= 975, 1950, dнаруж =146 мм	22-24%	5-(12-16)-25 м3/час*м	1,8-3,0

 

На рис.11 показано размещение аэраторов в аэротенке.

 

Система аэрации с дисковыми аэраторами

для двухсекционного аэротенка

 

 

1 – воздуховод,   2 – воздушные стояки,   3–распределительные трубопроводы,   4 – аэраторы

 

Рис.11

 

Среднепузырчатые аэраторы представляют собой дырчатые трубы или диски.

В дырчатых трубах диаметр отверстий составляет 3-4мм, отверстия выполняются на верхней половине трубы под углом 45^о. Вместо круглых отверстий могут быть щели-прорези. Трубы прокладываются по дну аэротенка на опорах.

Среднепузырчатый дисковый аэратор представлен на рис.12. Воздух подается в воду через щель, образованную двумя сплошными дисками. Размером щели можно регулировать количество подаваемого воздуха и размер создаваемых пузырьков. Дисковые аэраторы крепятся к патрубкам воздуховодов, проложенных по дну аэротенка на опорах.

Среднепузырчатые аэраторы менее подвержены засорению, по сравнению с мелкопузырчатыми. Поэтому они могут быть полезны в аэробных стабилизаторах или в аэротенках для очистки сточных вод с высокой концентрацией загрязнений.

Среднепузырчатый дисковый аэратор

рис.12

Крупнопузырчатый аэратор представляет собой стояк с открытым концом. Диаметр стояка - 30-50мм; конец стояка находится на высоте около 0,5м от дна аэротенка. Крупный пузырь, выходя из стояка, лопается на более мелкие; происходит интенсивное перемешивание воды не только со сжатым, но и с атмосферным воздухом. Крупнопузырчатые аэраторы характеризуются меньшими капитальными и эксплуатационными затратами, меньшим расходом энергии; но эффективность использования воздуха в них невысока.